JP2023085905A - Method for creating three-dimensional geological model of tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、掘削面及び内周面が吹付けコンクリートで覆われるトンネルの3次元地質モデルの作成方法に関するものである。 The present invention relates to a method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel whose excavated surface and inner peripheral surface are covered with shotcrete.
トンネル周囲の地質構造を理解するために掘削直後の切羽観察をすることは、山岳トンネル工事の工程管理、安全管理、品質管理などを行ううえで必須な事項である。そのため、工事担当職員が、毎掘削ごとに切羽(掘削最先端部のトンネル正面)の観察を行い、切羽の地質情報(岩種、亀裂、硬軟など)の記録をしている。 Observation of the face immediately after excavation to understand the geological structure around the tunnel is essential for process control, safety control, and quality control of mountain tunnel construction. For this reason, the construction staff observes the face (the front of the tunnel at the tip of the excavation) at each excavation and records the geological information of the face (rock type, cracks, hardness, etc.).
ここで、切羽直下は、落石や崩落の危険があるため、掘削後、速やかに吹付けコンクリートの施工を実施し、切羽直下の安全を確保してから次の工程に移ることになるため、トンネル周囲の地質情報を直接、観察できるのは、掘削後のわずかな時間である。 Here, since there is a danger of falling rocks and collapses directly under the face, shotcrete should be applied immediately after excavation, and the next process should be carried out after ensuring the safety of the area directly under the face. Direct observation of the surrounding geological information is possible only for a short time after excavation.
現状では、毎掘削ごとに切羽写真を記録しているが、1掘削(約1m)毎の地質情報となるため、断続的な情報となり、トンネル全体の地質構造を一目で連続的に理解することは難しい。 Currently, photographs of the face are recorded for each excavation, but since the geological information is for each excavation (about 1m), the information is intermittent, making it difficult to understand the geological structure of the entire tunnel continuously at a glance. is difficult.
一方において、特許文献1-3に開示されているように、切羽の正確な形状を測定する方法や、トンネル素掘り側壁面などの掘削面を撮影するための装置が、各種、開発されている。
On the other hand, as disclosed in
しかしながら、上述したように、トンネルの内周面の大部分は、安全を確保するために、掘削後に速やかに吹付けコンクリートによって覆われることになるため、一度に地質情報が観察できる掘削面は、切羽近傍のごく一部に限られる。これらの部分的に撮影された写真を集めただけでは、経験の浅い技術者が断層などの急な地質の変化などを正しく理解することは難しい。 However, as mentioned above, most of the inner surface of the tunnel is covered with shotcrete immediately after excavation in order to ensure safety. Limited to a small part near the face. It is difficult for an inexperienced engineer to correctly understand abrupt geological changes such as faults just by collecting these partial photographs.
そこで、本発明は、トンネルの掘削後に現れる内周面の地質の画像を繋ぎ合わせることで、実際の地質構造を直感的に理解することができるようになるトンネルの3次元地質モデルの作成方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel that enables intuitive understanding of the actual geological structure by connecting geological images of the inner peripheral surface that appear after excavation of the tunnel. intended to provide.
前記目的を達成するために、本発明のトンネルの3次元地質モデルの作成方法は、掘削面及び内周面が吹付けコンクリートで覆われるトンネルの3次元地質モデルの作成方法であって、掘削後に前記吹付けコンクリートの吹付け部を含む掘削面を撮影することによって視差画像及びRGB画像の画像データを取得する作業を、単位掘削工程ごとに繰り返すステップと、前記単位掘削工程ごとの前記画像データから、それぞれ単位3次元モデルを作成するステップと、連続する前記単位掘削工程の前記単位3次元モデルの重複部分を重ね合わせることで初期合成モデルを作成するステップと、前記初期合成モデルから前記吹付け部を除去することで3次元地質モデルを作成するステップとを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to the present invention is a method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel in which the excavated surface and the inner peripheral surface are covered with shotcrete. a step of repeating for each unit excavation process an operation of acquiring image data of a parallax image and an RGB image by photographing an excavation surface including the sprayed portion of the shotcrete; , creating a unit three-dimensional model respectively; creating an initial synthetic model by superimposing overlapping portions of the unit three-dimensional models of the continuous unit excavation process; and from the initial synthetic model to the spraying section and creating a three-dimensional geological model by removing
ここで、前記画像データを取得する作業は、掘削直後にトンネルの切羽近傍まで自走させた撮影装置で行うものであって、前記撮影装置は、トンネルの内周面を周方向に撮影する構成とすることができる。 Here, the operation of acquiring the image data is performed by a photographing device that is self-propelled to the vicinity of the face of the tunnel immediately after excavation, and the photographing device is configured to photograph the inner peripheral surface of the tunnel in the circumferential direction. can be
また、前記視差画像はステレオカメラによる撮影によって取得され、前記RGB画像は高解像度カメラによって取得される構成とすることができる。さらに、前記単位3次元モデルは、前記視差画像から生成される点群データと前記RGB画像とを重ね合わせることで作成され、前記初期合成モデルを作成する際の重複部分の重ね合わせは、前記点群データを基準にして行われる構成とすることができる。 Further, the parallax image may be acquired by photographing with a stereo camera, and the RGB image may be acquired by a high-resolution camera. Further, the unit three-dimensional model is created by superimposing the point cloud data generated from the parallax image and the RGB image, and superimposition of overlapping portions when creating the initial synthetic model is performed by the point cloud data. The configuration can be performed on the basis of group data.
このように構成された本発明のトンネルの3次元地質モデルの作成方法では、吹付け部を含む掘削面を撮影することによって視差画像及びRGB画像の画像データを取得する。そして、その画像データから作成される単位3次元モデルを重ね合わせた初期合成モデルから、吹付け部を除去することで3次元地質モデルを作成する。 In the method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to the present invention configured as described above, image data of parallax images and RGB images are acquired by photographing the excavation surface including the sprayed portion. Then, the three-dimensional geological model is created by removing the sprayed portion from the initial synthesized model in which the unit three-dimensional models created from the image data are superimposed.
このため、トンネルの掘削後に現れる内周面の地質を連続的に繋ぎ合わせることができ、経験の浅い技術者であっても、実際の地質構造を直感的に理解することができるようになる。 Therefore, the geology of the inner peripheral surface that appears after the excavation of the tunnel can be continuously connected, and even an inexperienced engineer can intuitively understand the actual geological structure.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態のトンネルの3次元地質モデルの作成方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図2は、撮影装置となる自走式撮影装置1による撮影状況の概要を示した説明図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart for explaining the flow of processing of a method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to this embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of a photographing situation by the self-propelled
山岳トンネルなどのトンネルTの工事においては、掘削機によって地山を掘削し、露出した掘削面を速やかに吹付けコンクリートによって覆う施工が行われる。図2は、掘削機(図示省略)が坑口方向に後退し、吹付けコンクリートが施工されて吹付け部F1が設けられた状態を示している。 In the construction of a tunnel T such as a mountain tunnel, the natural ground is excavated by an excavator, and the exposed excavated surface is promptly covered with shotcrete. FIG. 2 shows a state in which an excavator (not shown) has retreated in the direction of the tunnel mouth, and shotcrete has been applied to provide a sprayed portion F1.
トンネルTの掘削は、図2に半円形で示した、掘削最先端部の切羽T1を掘り進めることで行われる。切羽T1の後方(坑口側)には、半円筒状に形成されるトンネルTの内周面が現れる。 The excavation of the tunnel T is performed by excavating a face T1 at the forefront of the excavation indicated by a semicircle in FIG. Behind the face T1 (pit side), the inner peripheral surface of the tunnel T formed in a semi-cylindrical shape appears.
このトンネルTの内周面は、掘削直後は素掘り周面T2として、掘削面がそのまま現れているが、そのままでは落石や崩落の危険があるため、順に吹付けコンクリートが施工されて吹付け部F1に置き換わっていく。 Immediately after excavation, the inner peripheral surface of the tunnel T is exposed as the excavated peripheral surface T2. Replaced by F1.
例えば、約1mが単位掘削工程となる工事では、切羽T1を1m掘削する毎に、1m分の素掘り周面T2が延伸され、その後方の1m分の内周面に吹付け部F1が新たに設けられることになる。なお、吹付け部F1は、複数の工程分をまとめて設けることもできる。 For example, in a construction where about 1 m is a unit excavation process, every time the face T1 is excavated by 1 m, the uncut peripheral surface T2 for 1 m is extended, and the sprayed portion F1 is newly formed on the inner peripheral surface for 1 m behind it. will be set in In addition, the spray part F1 can also be collectively provided for several processes.
本実施の形態のトンネルの3次元地質モデルの作成方法では、素掘り周面T2と吹付け部F1とをまとめて撮影するので、掘削後に撮影を行う際には、切羽T1と吹付け部F1との間のトンネルTの内周面には、必ず素掘り周面T2が露出した状態となっている。 In the method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to the present embodiment, the uncut peripheral surface T2 and the sprayed portion F1 are photographed together. On the inner peripheral surface of the tunnel T between, the uncut peripheral surface T2 is always exposed.
掘削面の撮影は、例えば図2に示したような自走式撮影装置1で行うことができる。この自走式撮影装置1は、遠隔操作によって切羽T1近傍のトンネルTの内周面の撮影を安全に行うための装置である。
The excavated surface can be photographed by, for example, a self-propelled
自走式撮影装置1は、走行手段となる走行部11と、走行部11の上から上方に向けて延伸されるアーム部12と、アーム部12の先端に取り付けられるカメラユニット2とを備えている。走行部11は、凹凸のある地面T3でも走行できるように、クローラ型に設けられるのが好ましい。
The self-propelled
また、図示していないが自走式撮影装置1には、操作信号などを受信する受信部、操作信号などによって駆動部を動作させる制御部、カメラユニット2による撮影及び記録を行わせるための演算処理部や記憶部、バッテリーなども備えられている。さらに、自動運転の制御のために、角速度や加速度を高精度に計測する慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)を取り付けておくこともできる。
Although not shown, the self-propelled
図3は、自走式撮影装置1のカメラユニット2を説明する図である。図3(a)は、外観図を示し、図3(b)はカメラユニット2の内部を示している。カメラユニット2は、直方体状の保護ケース21によって覆われている。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
保護ケース21を外すと、図3(b)に示すように、ステレオカメラ22と、高解像度カメラ23と、ラインレーザ24とが組み込まれている。保護ケース21には、ステレオカメラ22、高解像度カメラ23及びラインレーザ24を保護するための窓が、透明板などによって設けられる。
When the protective case 21 is removed, a
図4は、ステレオカメラ22の原理の概要を示した説明図である。ステレオカメラ22には、カメラ間距離Bだけ離した一対のカメラが内蔵されている。左カメラでは左画像の撮影が行われ、右カメラでは右画像の撮影が行われる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an overview of the principle of the
ステレオカメラ22で対象物Pを撮影すると、左画像と右画像のそれぞれの画像上の座標位置(PL(xL,yL)、PR(xR,yR))に、対象物Pが撮影される。そして、左右のカメラのレンズ距離(カメラ間距離B)と、左右のカメラの焦点距離fと、対象物Pの左右画像上の座標位置(PL(xL,yL)、PR(xR,yR))とから、対象物Pの3次元座標(X,Y,Z)を算出することができる。なお、対象物Pの撮影が難しい状況下では、ラインレーザ24から出力されるレーザを当てることで、左右の画像上で特定する対象物Pを可視化することができる。
When the object P is photographed by the stereo camera 22 , the object P is filmed. Then, the lens distance of the left and right cameras (inter-camera distance B), the focal length f of the left and right cameras, and the coordinate positions of the object P on the left and right images (P L (x L , y L ), P R (x R , y R )), the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) of the object P can be calculated. In a situation where it is difficult to photograph the object P, it is possible to visualize the object P to be specified on the left and right images by illuminating the laser output from the
図5は、ステレオカメラ22の撮影によって得られる視差画像を例示した説明図である。要するに、ステレオカメラ22で撮影した左画像と右画像とから、ステレオカメラ22からの距離を示した視差画像を作成することができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram exemplifying a parallax image obtained by photographing with the
例えば、掘削面などのトンネルTの内周面に凹凸がある場合に、ステレオカメラ22からの距離が所定値より短い範囲だけを抽出することで、内周面の凸部のみを、後述する点群データとして出力させることができる。
For example, when the inner peripheral surface of the tunnel T, such as an excavation surface, has unevenness, by extracting only the range in which the distance from the
次に、本実施の形態のトンネルの3次元地質モデルの作成方法の処理の流れを、図1に示したフローチャートを参照しながら説明する。
まず、トンネルTの建設現場では、単位掘削工程ごとの掘削作業が行われる(ステップS1)。例えば、発破や掘削機によって1mの掘削が行われた後、掘削土砂が搬出され、先の単位掘削工程で露出されたトンネルTの内周面が、吹付けコンクリートによって覆われる。
Next, the flow of processing of the method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, at the construction site of the tunnel T, excavation work is performed for each unit excavation process (step S1). For example, after a 1 m excavation is performed by blasting or an excavator, the excavated soil is carried out, and the inner peripheral surface of the tunnel T exposed in the previous unit excavation step is covered with shotcrete.
続いて、掘削直後の切羽T1に向けて、自走式撮影装置1を走行させる。この段階では、掘削機や掘削土砂、吹付け作業車などは坑口側に後退しており、切羽T1の近傍には、撮影の障害となるものは存在していない。
Subsequently, the self-propelled photographing
自走式撮影装置1は、遠隔操作によって切羽T1近傍の撮影に適した位置まで移動させる。自走式撮影装置1が自動運転制御となっている場合は、設定された座標の位置まで、地面T3を自走して移動していくことになる。
The self-propelled photographing
例えば、自走式撮影装置1は、図2に示すように、現工程で新たに露出したトンネルTの内周面である素掘り周面T2の前であって、トンネルTの軸線上に停止させる。自走式撮影装置1は、アーム部12の先端のカメラユニット2を、周方向Rに作動させて撮影を行うことができる。
For example, as shown in FIG. 2, the self-propelled photographing
そこで、カメラユニット2のレンズを、アーチ状の素掘り周面T2の脚部に向けて、そこからトンネルTの天端、反対側の脚部へと、カメラユニット2を周方向Rに回動させることで、連続した撮影を行う(ステップS2)。
Therefore, the lens of the
撮影エリア20は、トンネルTの掘進方向となる幅で言えば、新たに露出した1m分の素掘り周面T2と、その後方に隣接する2m分の吹付け部F1とが含まれるように設定される。なお、撮影エリア20には、前述した3m幅分以外の領域や、地面T3や切羽T1などが入っていてもよい。不要な画像については、後述する工程で除去すればよい。
The photographing
カメラユニット2による撮影では、ステレオカメラ22による撮影と、高解像度カメラ23による撮影とが、同時に行われる。また、平坦な面など特徴が少ない箇所を撮影するときには、補助光としてラインレーザ24でレーザを照射しながら撮影を行うこともできる。
In photographing by the
撮影時には、撮影日時も画像とともに記録させる。また、自走式撮影装置1が位置情報を有している場合は、位置情報も画像とともに記録させる。例えば慣性計測装置(IMU)を搭載した自走式撮影装置1を走行させると、走行中に検出された角速度や加速度が積算されるので、既知座標の位置から走行させて停止した位置の位置情報が得られる。
At the time of photographing, the photographing date and time are also recorded together with the image. Further, when the self-propelled photographing
ここまでが、単位掘削工程と撮影の1工程となり、その後、トンネル施工が再開される(ステップS31)。そして、ステップS32では、撮影を続けるか否かを判断し、撮影を続ける場合は、「YES」に従ってステップS1に移行する。一方、一旦、撮影を終了して3次元地質モデルの作成に進む場合は、ステップS4に移行する(ステップS32のNO)。 Up to this point, the unit excavation process and the photographing process are one process, after which the tunnel construction is restarted (step S31). Then, in step S32, it is determined whether or not to continue photographing.If photographing is to be continued, follow "YES" and proceed to step S1. On the other hand, if the photographing is finished and the three-dimensional geological model is to be created, the process proceeds to step S4 (NO in step S32).
上述したように、ステレオカメラ22によって撮影された画像からは、視差画像の画像データを取得することができる。また、高解像度カメラ23によって撮影された画像からは、RGB画像の画像データを取得することができる。
As described above, the image data of the parallax image can be obtained from the images captured by the
図6は、視差画像から得られた点群データの処理を例示した説明図である。視差画像では、ステレオカメラ22からの距離のデータが得られるので、閾値よりもステレオカメラ22に近い凸部を点として抽出することで、点群データを生成することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the processing of point cloud data obtained from parallax images. In the parallax image, distance data from the
図6の上図は、1m分の素掘り周面T2と2m分の吹付け部F1とが含まれる視差画像から生成させた点群データを例示している。3次元地質モデルを作成するのに最も重要となるのは、素掘り周面T2の画像データである。 The upper diagram in FIG. 6 illustrates point cloud data generated from a parallax image including a 1 m long uncut peripheral surface T2 and a 2 m long sprayed portion F1. Image data of the excavation peripheral surface T2 is the most important for creating a three-dimensional geological model.
一方、地面T3や、未掘削の切羽T1や、重ね合わせなどにも使用しない余分な箇所の点群データは、この段階で除去しておくことができる。このようにして得られる点群データやRGB画像の画像データは、この後の重ね合わせの処理のために、平面に展開される。 On the other hand, the ground T3, the unexcavated face T1, and the point cloud data of redundant portions not used for superimposition can be removed at this stage. The point cloud data and the image data of the RGB image thus obtained are developed on a plane for subsequent superimposition processing.
図7は、視差画像及びRGB画像から、単位3次元モデルを作成する処理(ステップS4)の概要を示した説明図である。
視差画像から得られた点群データと、RGB画像の画像データとは、同じ位置の3m幅の範囲(撮影1回分の工程範囲)が抜き出される。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an overview of the process (step S4) for creating a unit three-dimensional model from parallax images and RGB images.
From the point cloud data obtained from the parallax image and the image data of the RGB image, a range of 3 m width at the same position (process range for one shooting) is extracted.
そこで、平面に展開された点群データとRGB画像の画像データとを重ね合わせ、再びトンネルTの内周面の立体形状に戻すことで、単位3次元モデルを作成する。この単位3次元モデルには、1m分の素掘り周面T2(岩盤)と2m分の吹付け部F1(コンクリート)とが含まれている。 Therefore, the unit three-dimensional model is created by superimposing the point cloud data developed on the plane and the image data of the RGB image, and restoring the three-dimensional shape of the inner peripheral surface of the tunnel T again. This unit three-dimensional model includes a 1 m long uncut peripheral surface T2 (rock) and a 2 m long sprayed portion F1 (concrete).
こうした単位3次元モデルは、撮影回単位で作成される。そして、ステップS5では、トンネルTの掘進方向に連続する複数の単位3次元モデルを重ね合わせることで、3次元の初期合成モデルを作成する。 Such a unit three-dimensional model is created in units of imaging times. Then, in step S5, a three-dimensional initial composite model is created by superimposing a plurality of unit three-dimensional models that are continuous in the tunnel T excavation direction.
図8は、掘進方向に連続する3回分の単位3次元モデルを重ね合わせる処理の概要を示した説明図である。ここで、各回の単位3次元モデルに存在する素掘り周面T2は、次の撮影回では吹付けコンクリートによって覆われて隠れてしまうので、重ね合わせの基準にすることはできない。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing an outline of the process of superimposing three unit three-dimensional models that are continuous in the excavation direction. Here, since the uncut peripheral surface T2 existing in the unit three-dimensional model of each time will be covered with shotcrete and hidden in the next imaging time, it cannot be used as a reference for superimposition.
そこで、吹付け部F1を利用して重ね合わせを行う。すなわち、1回目に撮影された素掘り周面T2に隣接する1m分の吹付け部F1は、2回目の撮影によって作成された単位3次元モデルにも存在している。 Therefore, superposition is performed using the spraying part F1. That is, the sprayed portion F1 of 1 m adjacent to the uncut peripheral surface T2 photographed for the first time also exists in the unit three-dimensional model created by the photographing for the second time.
そこで、同じ箇所をモデル化した1回目の単位3次元モデルと2回目の単位3次元モデルの重複部分を重ね合わせることで、1回目の単位3次元モデルと2回目の単位3次元モデルとを繋ぎ合わせる。 Therefore, by superimposing the overlapping parts of the first unit 3D model and the second unit 3D model that model the same part, the first unit 3D model and the second unit 3D model are connected. match.
この重複部分の重ね合わせの際に、吹付け部F1の点群データを利用する。すなわち、1回目の単位3次元モデルの点群データの特徴と一致する2回目の単位3次元モデルの点群データを抽出し、それらを同じ箇所と特定して重ね合わせ処理を行う。 The point cloud data of the sprayed portion F1 is used when superimposing the overlapping portions. That is, the point cloud data of the second unit three-dimensional model that match the features of the point cloud data of the first unit three-dimensional model are extracted, and they are specified as the same portion and superimposed.
同じ箇所の特定は、吹付け部F1の凸部だけでなく、支保工やロックボルトの位置によっても行うことができる。また、素掘り周面T2や吹付け部F1の識別には、画像セグメンテーション技術を適用することができる。 The same location can be specified not only by the convex portion of the blowing portion F1, but also by the positions of the shoring and rock bolts. Further, an image segmentation technique can be applied to identify the uncut peripheral surface T2 and the sprayed portion F1.
そして、3回目の単位3次元モデルを重ね合わせる際にも、1回目と2回目の重ね合わせと同様の処理が行われる。すなわち、1回目と2回目とを合成した3次元モデルに、3回目の単位3次元モデルを重ね合わせる。 Then, when superimposing the unit three-dimensional models for the third time, the same process as for the first and second superimpositions is performed. That is, the unit three-dimensional model of the third time is superimposed on the three-dimensional model obtained by synthesizing the first and second times.
このようにして作成された初期合成モデルは、3回分(3m分)の素掘り周面T2と、3回目の1m分の吹付け部F1とを有する3次元モデルになる。そこで、ステップS6では、初期合成モデルから1m分の吹付け部F1を除去することで、3次元地質モデルを作成する(図8の最下図参照)。 The initial composite model created in this manner is a three-dimensional model having three times (3 m) of the uncut peripheral surface T2 and the third 1 m of the sprayed portion F1. Therefore, in step S6, a three-dimensional geological model is created by removing the sprayed portion F1 of 1 m from the initial synthesized model (see the bottom diagram of FIG. 8).
図9は、本実施の形態のトンネルの3次元地質モデルの作成方法によって作成された3次元地質モデルを例示した説明図である。すなわち、撮影回ごとに作成される単位3次元モデルを掘進方向に繋ぎ合わせていくことで、トンネルTの掘削開始から現在に至るまでの3次元地質モデルを作成することができる。 FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a three-dimensional geological model created by the method of creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to the present embodiment. That is, by connecting unit three-dimensional models created for each photographing time in the excavation direction, a three-dimensional geological model from the start of excavation of the tunnel T to the present can be created.
次に、本実施の形態のトンネルの3次元地質モデルの作成方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態のトンネルの3次元地質モデルの作成方法では、吹付け部F1を含む素掘り周面T2などの掘削面を撮影することによって、視差画像及びRGB画像の画像データを取得する。
Next, the operation of the method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to this embodiment will be described.
In the method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel according to the present embodiment configured as described above, by photographing an excavation surface such as the uncut peripheral surface T2 including the sprayed portion F1, parallax images and RGB images are obtained. Get data.
そして、その画像データから作成される単位3次元モデルを掘進方向に重ね合わせた初期合成モデルから、余分な吹付け部F1に該当する部分を除去することで、掘削面だけの3次元地質モデルを作成する。 Then, a three-dimensional geological model of only the excavated surface is obtained by removing the part corresponding to the superfluous sprayed part F1 from the initial synthesized model in which the unit three-dimensional models created from the image data are superimposed in the excavation direction. create.
このように、トンネルの掘削後に現れる内周面の地質情報を連続的に繋ぎ合わせることができ、経験の浅い技術者であっても、実際の地質構造を直感的に理解することができるようになる。 In this way, it is possible to continuously connect the geological information of the inner surface that appears after excavation of the tunnel, so that even inexperienced engineers can intuitively understand the actual geological structure. Become.
すなわち、山岳トンネル工事の工程管理、安全管理、品質管理などに重要となる岩種、亀裂、硬軟などの地質情報を、3次元に可視化された地質構造で確認することが可能になるので、地質の変化などを容易に理解することができるようになる。 In other words, it will be possible to confirm geological information such as rock types, cracks, hardness, etc., which are important for process management, safety management, and quality control of mountain tunnel construction, with a three-dimensional visualization of the geological structure. changes in
また、掘削直後にトンネルTの切羽T1の近傍まで自走させた自走式撮影装置1で撮影を行うのであれば、落石や崩落などの危険がある切羽T1に人が近づいて観察しなくても、掘削直後の素掘り面が観察できるようになり、亀裂などから精度の高い地山評価を行うことが可能になる。
Further, if the self-propelled photographing
さらに、岩盤表面の3次元地質モデルを作成することで、後からいつのタイミングでも地山を観察することができるようになる。また、3次元地質モデルであれば、掘削面の凹凸を把握することができるため、断層やキーブロック解析にも使用することができるようになる。 Furthermore, by creating a three-dimensional geological model of the bedrock surface, it becomes possible to observe the rock mass at any time later. In addition, since the three-dimensional geological model can grasp the unevenness of the excavation surface, it can be used for fault and key block analysis.
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment. Included in the invention.
例えば、前記実施の形態では、高解像度カメラ23を備えたカメラユニット2を例に説明したが、これに限定されるものではなく、RGB画像の画像データが取得できるデジタルカメラが備わっていればよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前記実施の形態では、単位掘削工程を掘進方向に1mであるとして説明したが、これに限定されるものではなく、トンネルTの掘削現場の状況に合わせて、単位掘削工程の単位を任意に設定することができる。 In the above embodiment, the unit excavation process is 1 m in the excavation direction, but the unit excavation process is not limited to this. can be set to
1 :自走式撮影装置(撮影装置)
11 :走行部
22 :ステレオカメラ
23 :高解像度カメラ
T :トンネル
T1 :切羽
T2 :素掘り周面(内周面、掘削面)
F1 :吹付け部
R :周方向
1: Self-propelled imaging device (imaging device)
11: Traveling unit 22: Stereo camera 23: High resolution camera T: Tunnel T1: Face T2: Uncut peripheral surface (inner peripheral surface, excavated surface)
F1: Blowing part R: Circumferential direction
Claims (4)
掘削後に前記吹付けコンクリートの吹付け部を含む掘削面を撮影することによって視差画像及びRGB画像の画像データを取得する作業を、単位掘削工程ごとに繰り返すステップと、
前記単位掘削工程ごとの前記画像データから、それぞれ単位3次元モデルを作成するステップと、
連続する前記単位掘削工程の前記単位3次元モデルの重複部分を重ね合わせることで初期合成モデルを作成するステップと、
前記初期合成モデルから前記吹付け部を除去することで3次元地質モデルを作成するステップとを備えたことを特徴とするトンネルの3次元地質モデルの作成方法。 A method for creating a three-dimensional geological model of a tunnel in which the excavated surface and the inner peripheral surface are covered with shotcrete,
a step of repeating, for each unit excavation step, an operation of acquiring image data of a parallax image and an RGB image by photographing an excavation surface including the sprayed portion of the shotcrete after excavation;
creating a unit three-dimensional model from the image data for each unit excavation process;
creating an initial composite model by superimposing overlapping portions of the unit three-dimensional models of successive unit excavation steps;
creating a three-dimensional geological model of a tunnel by removing the sprayed portion from the initial synthetic model.
前記初期合成モデルを作成する際の重複部分の重ね合わせは、前記点群データを基準にして行われることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトンネルの3次元地質モデルの作成方法。 The unit three-dimensional model is created by superimposing point cloud data generated from the parallax image and the RGB image,
4. The three-dimensional geological model of a tunnel according to any one of claims 1 to 3, wherein overlapping parts are superimposed when creating the initial synthesized model based on the point cloud data. How to create.
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